Name: combining microfluidics and microrheology to determine rheological properties of soft matter during repeated phase transitions
Uploaded: 2018-04-19T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Combining Microfluidics and Microrheology to Determine Rheological Properties of Soft Matter during Repeated Phase Transitions at JoVE.com

Midler til dette arbeidet ble gitt av Procter & Gamble co og American Chemical Society forskning oljefondet (54462-DNI7). Bekreftelse er gjort til givere i American Chemical Society Petroleum forskning Fund delvis støtte av denne forskningen. Forfatterne ønsker å erkjenne Dr. Marco Caggioni for nyttig diskusjoner.

1. fabrikasjon av Microfluidic enheten
<ol><li>Microfluidic stempel fabrikasjon. Merk: Dette trinnet krever bruk av flyktige materialet og bør gjøres i kjemisk avtrekksvifte.<ol>
<li>Bruk en negativ trykte design med samme dimensjoner som objektglass (75 × 50 mm), kanaler farget hvit, og bakgrunnen farget svart (se figur 1). Skriv ut denne design et klart acetate ark (gjennomsiktighet) med en oppløsning på 1200 dpi.</li>
		<li>Hvis den mørke delen av gjennomsiktig...

<ol>
	<li>Mitchell, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics-downsizing+large-scale+biology.">Microfluidics-downsizing large-scale biology.</a> Nat. Biotech. 19, 717-721 (2001).</li><li>Haber, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+in+commercial+applications;+an+industry+perspective.">Microfluidics in commercial applications; an industry perspective.</a> Lab Chip. 6, 1118-1121 (2006).</li><li>Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origins+and+the+future+of+microfluidics.">The origins and the future of microfluidics.</a> Nature. 442, 368-373 (2006).</li><li>Huang, X., Raghavan, S. R., Terech, P., Weiss, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+kinetic+pathways+generate+organogel+networks+with+contrasting+fractality+and+thixotropic+properties.">Distinct kinetic pathways generate organogel networks with contrasting fractality and thixotropic properties.</a> J. Am. Chem. Soc. 128, 15341-15352 (2006).</li><li>Larsen, T. H., Schultz, K. M., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogel+microrheology+near+the+liquid-solid+transition.">Hydrogel microrheology near the liquid-solid transition.</a> Korea-Aust. Rheol. J. 20, 165-173 (2008).</li><li>Larsen, T. H., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microrheology+of+the+liquid-solid+transition+during+gelation.">Microrheology of the liquid-solid transition during gelation.</a> Phys. Rev. Lett. 100, 146001 (2008).</li><li>Schultz, K. M., Baldwin, A. D., Kiick, K. L., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+rheological+screening+to+identify+conditions+of+biomaterial+hydrogelation.">Rapid rheological screening to identify conditions of biomaterial hydrogelation.</a> Soft Matter. 5, 740-742 (2009).</li><li>Switzer, L. H., Klingenberg, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flocculation+in+simulations+of+sheared+fiber+suspensions.">Flocculation in simulations of sheared fiber suspensions.</a> Int. J. Multiph. Flow. 30, 67-87 (2004).</li><li>Wehrman, M. D., Lindberg, S., Schultz, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+the+dynamic+transition+of+hydrogenated+castor+oil+gels+measured+via+multiple+particle+tracking+microrheology.">Quantifying the dynamic transition of hydrogenated castor oil gels measured via multiple particle tracking microrheology.</a> Soft Matter. 12, 6463-6472 (2016).</li><li>Wehrman, M. D., Milstrey, M. J., Lindberg, S., Schultz, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+&#181;2rheology+to+quantify+rheological+properties+during+repeated+reversible+phase+transitions+of+soft+matter.">Using &#181;2rheology to quantify rheological properties during repeated reversible phase transitions of soft matter.</a> Lab Chip. 17, 2085-2094 (2017).</li><li>Wehrman, M. D., Lindberg, S. E., Schultz, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+shear+on+the+structure+and+rheological+properties+of+a+hydrogenated+castor+oil+colloidal+gel+during+dynamic+phase+transitions.">Impact of shear on the structure and rheological properties of a hydrogenated castor oil colloidal gel during dynamic phase transitions.</a> J. Rheol. , (2018).</li><li>Loh, X. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual-responsive+"reversible+micelles".">Dual-responsive "reversible micelles".</a> J. Appl. Polym. Sci. 127, 992-1000 (2013).</li><li>Kern, F., Zana, R., Candau, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheological+properties+of+semidilute+and+concentrated+aqueous+solutions+of+cetyltrimethylammonium+chloride+in+the+presence+of+sodium+salicylate+and+sodium+chloride.">Rheological properties of semidilute and concentrated aqueous solutions of cetyltrimethylammonium chloride in the presence of sodium salicylate and sodium chloride.</a> Langmuir. 7, 1344-1351 (1991).</li><li>Trappe, V., Prasad, V., Cipelletti, L., Segre, P. N., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Jamming+phase+diagram+for+attractive+particles.">Jamming phase diagram for attractive particles.</a> Nature. 411, 772-775 (2001).</li><li>Philipse, A. P., Wierenga, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+density+and+structure+formation+in+gels+and+clusters+of+colloidal+rods+and+fibers.">On the density and structure formation in gels and clusters of colloidal rods and fibers.</a> Langmuir. 14, 49-54 (1998).</li><li>Schultz, K. M., Bayles, A. V., Baldwin, A. D., Kiick, K. L., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid,+high+resolution+screening+of+biomaterial+hydrogelators+by+mu2rheology.">Rapid, high resolution screening of biomaterial hydrogelators by mu2rheology.</a> Biomacromolecules. 12, 4178-4182 (2011).</li><li>Crocker, J. C., Grier, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+of+digital+video+microscopy+for+colloidal+studies.">Methods of digital video microscopy for colloidal studies.</a> J. Colloid Interface Sci. 179, 298-310 (1996).</li><li>Mason, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+the+viscoelastic+moduli+of+complex+fluids+using+the+generalized+Stokes--Einstein+equation.">Estimating the viscoelastic moduli of complex fluids using the generalized Stokes--Einstein equation.</a> Rheol. Actac. 39, 371-378 (2000).</li><li>Mason, T. G., Ganesan, K., van Zanten, J. H., Wirtz, D., Kuo, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+tracking+microrheology+of+complex+fluids.">Particle tracking microrheology of complex fluids.</a> Phys. Rev. Lett. 79, 3282-3285 (1997).</li><li>Mason, T. G., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+measurements+of+frequency-dependent+linear+viscoelastic+moduli+of+complex+fluids.">Optical measurements of frequency-dependent linear viscoelastic moduli of complex fluids.</a> Phys. Rev. Lett. 74, 1250-1253 (1995).</li><li>Squires, T. M., Mason, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+mechanics+of+microrheology.">Fluid mechanics of microrheology.</a> Annu. Rev. Fluid Mech. 42, 413-438 (2010).</li><li>Gittes, F., Schnurr, B., Olmsted, P. D., MacKintosh, F. C., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscopic+viscoelasticity:+shear+moduli+of+soft+materials+determined+from+thermal+fluctuations.">Microscopic viscoelasticity: shear moduli of soft materials determined from thermal fluctuations.</a> Phys. Rev. Lett. 79, 3286-3289 (1997).</li><li>Mai, D. J., Brockman, C., Schroeder, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+systems+for+single+DNA+dynamics.">Microfluidic systems for single DNA dynamics.</a> Soft Matter. 8 (41), 10560-10572 (2012).</li><li>Tanyeri, M., Ranka, M., Sittipolkul, N., Schroeder, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic-based+hydrodynamic+trap:+design+and+implementation.">A microfluidic-based hydrodynamic trap: design and implementation.</a> Lab Chip. 11, 1786-1794 (2011).</li><li>Lee, J. S., Dylla-Spears, R., Teclemariam, N. P., Muller, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+four-roll+mill+for+all+flow+types.">Microfluidic four-roll mill for all flow types.</a> Appl. Phys. Lett. 90, 074103 (2007).</li><li>Crocker, J. C., Grier, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+of+digital+video+microscopy+for+colloidal+studies.">Methods of digital video microscopy for colloidal studies.</a> J. Colloid Interface Sci. 179 (1), 298-310 (1996).</li><li>Mason, T. G., Weitz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+measurements+of+frequency-dependent+linear+viscoelastic+moduli+of+complex+fluids.">Optical measurements of frequency-dependent linear viscoelastic moduli of complex fluids.</a> Phys. Rev. Lett. 74 (7), 1250 (1995).</li><li>Schultz, K. M., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+rheology+in+a+microfluidic+device.">High-throughput rheology in a microfluidic device.</a> Lab on a chip. 11, 3802-3809 (2011).</li><li>Abate, A. R., Lee, D., Do, T., Holtze, C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glass+coating+for+PDMS+microfluidic+channels+by+sol-gel+methods.">Glass coating for PDMS microfluidic channels by sol-gel methods.</a> Lab Chip. 8, 516-518 (2008).</li><li>Happel, J., Brenner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Low Reynolds Number Hydrodynamics: with special applications to particulate media. , (1965).</li></ol>

To-lags microfluidic enheten (figur 1) kan lett gjøres ved følgende veldokumenterte microfluidic fabrikasjon teknikker29. Glass støtter legges til bunnen av enheten å redusere vibrasjonsmedisin effekter på sonde bevegelse. Av objektglass er svært tynn (0,10 mm) for å imøtekomme arbeidsavstand av mikroskopet målet. Dette gjør enheten utsatt for små vibrasjoner i bygningen og prøve miljø som er deretter målt med høy hastighet kameraet. Glass støtter opph...

Fase overganger i myk saken kan endre stillaset strukturen, som har konsekvenser i den materielle1,2,3og stabilitet. Karakterisering av myke materialer under dynamisk fase overganger gir viktig informasjon om forholdet mellom strukturelle utviklingen og likevekt struktur og reologiske egenskaper. Mange hjem produkter krever for eksempel en fase-endring under forbruker. Også under produksjon, kan behandlingstrinn, inkludert fortynning og miksing, formidle skjær påvirker reologiske egenskaper og endelige mikrostruktur av produktet. Forstå egenskapene reologiske gjennom en fase-endring sikrer at produktet utfører som designet. I tillegg hvis styrker endrer start Reologi materialet under produksjon, kan fase overganger gi uventede og uønskede resultater, endre tiltenkte funksjonen og effektivitet. Det kritiske gelation punktet, definert som punktet hvor materialet overganger fra en løsning av tilknyttede kolloider eller polymerer til eksempel-spenner gel nettverk, endre materialegenskaper drastisk med små endringer til foreningen. Endringer i strukturen i kritiske gel punktet kan påvirke sluttproduktet4. Under disse dynamiske overganger, myke materialer har svak mekaniske egenskaper og mål som bruker klassisk eksperimentelle teknikker kan være innen måling støy grense5,6,7. Å ta hensyn til dette, teknikker som microrheology, som er følsomme i området lav moduli (10-3 - 4 Pa), brukes til å beskrive svake begynnende gel under dynamisk utvikling. Noen materialer er utsatt for endringer i mikrostruktur på grunn av ytre krefter, som presenterer en utfordring under karakterisering, som noen overføring av materiale eller væske kan påvirke strukturen og til slutt, de siste materialegenskaper. For å unngå å endre den materielle mikrostrukturen, har vi utviklet en microfluidic enhet som kan utveksle miljømessige væske rundt et utvalg samtidig minimere skjær. Utveksle væske miljøet, er endringer i reologiske egenskaper og mikrostruktur målt under fase overganger med minimal bidrag fra skjær. Enheten er kombinert med flere partikkel sporing microrheology (MPT) i en teknikk som kalles µ2Reologi. Denne teknikken brukes å kvantifisere materialegenskaper under påfølgende faseendringer av en gel som svar på en ekstern drivkraften. Teknikken vil bli belyst med en fibrøs kolloidalt gel, hydrogenert ricinusolje (HCO)9,10,11.
Gel stillaser kan gjennomgå endringer i foreningen og dissosiasjon på grunn av deres eksempel miljø12,13,14,15. Drivkraften for gelation og fornedrelse materiale bestemt og må være skreddersydd for hvert materiale rundt. µ2Reologi kan brukes til å beskrive gel systemer som svare på eksterne stimuli, inkludert kolloidalt og polymere nettverk. Endre pH, osmotisk trykk eller saltkonsentrasjon er eksempler på drivkreftene som kan skape den materielle mikrostrukturen. For eksempel gjennomgår HCO kontrollert fase overganger ved å opprette en osmotisk trykk gradering. Når en konsentrert HCO gel prøve (4 wt % HCO) er neddykket i vann, svekke de attraktive styrkene mellom kolloidalt partikler, forårsaker nedbrytning. Alternativt, når en fortynnet løsning av HCO (0.125 wt % HCO) er kontaktet med en hydrofile materiale (referert til som gelling agent og består av hovedsakelig glyserin og surfactant), den attraktive styrker tilbake, forårsaker gelation. Gel systemet brukes til å vise drift av enheten som et verktøy for å måle påfølgende fasen overganger på en enkelt prøve9,10. For å karakterisere disse gel stillaser under dynamiske overganger og delikat begynnende gel strukturen på kritiske fasen overgangen, bruker vi MPT for å karakterisere disse materialene med spatio-temporale høyoppløselig.
Microrheology brukes til å bestemme gel egenskaper og struktur, spesielt på kritiske overgangen, til en rekke myke materialer, inkludert kolloidalt og polymere gels5,6,9,16. MPT er en passiv microrheological teknikk som bruker video mikroskopi posten Brownsk bevegelse fluorescerende sonde partikler som er innebygd i et utvalg. Partikkel stillingene gjennom videoene er nettopp bestemt til innen 1/10th av en piksel med klassisk sporing algoritmer17,18. Ensemblet gjennomsnitt betyr-squared forskyvning (MSD, (Δr2(t))) er beregnet fra disse partikkel baner. MSD er knyttet til materielle egenskapene, for eksempel krype etterlevelse, bruker de generalisert Stokes-Einstein forhold17,19,20,21,22, 23. Delstaten materialet bestemmes ved å beregne logaritmisk skråningen av MSD kurven som en funksjon av oppholdstid, α,
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57429/57429eq1.jpg">
hvor t er forsinkelse, og sammenligne den kritiske avslapning eksponenten n. n bestemmes ved hjelp av tid-cure superposisjon, en godt dokumentert teknikk som ble endret for å analysere MPT data av Larsen og Furst6. Sammenligning av n til α bestemmes delstaten materialet kvantitativt. Når α > n materialet er en sol, og når α < n materialet er en gel. Tidligere arbeid har preget HCO systemet bruker microrheology til å bestemme kritisk avslapning eksponent9. Bruker denne informasjonen, finne vi nøyaktig når materialet overganger fra en gel til en sol under et eksperiment. I tillegg kan ikke-Gaussian parameteren αNG, beregnes for å fastslå omfanget av strukturelle heterogenitet av systemet,
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57429/57429eq2.jpg">
der Δx(t) er endimensjonale partikkel bevegelsen i x -retningen. Bruker MPT, kan vi beskrive en enkelt fase overgang, men overvåker materialer med MPT i en microfluidic enhet, er vi i stand til å manipulere flytende omgivelsene og samle inn data på flere fase overganger på et enkelt gel utvalg.
Microfluidic enheten er utformet for å undersøke viktige overganger i en enkelt gel utvalg som gjennomgår faseendringer i respons på endringer i væske omgivelsene. Enheten erstatter væske rundt prøven når det er enten i gel eller sol ved å låse prøven å indusere en fase overgang samtidig minimere skjær. En løsemiddel bassenget ligger rett ovenfor prøve kammeret, som er forbundet med seks symmetrisk linjeavstand inntak kanaler. Denne symmetri tillater utveksling av væske fra løsemiddel bassenget til prøve chamber under oppretting av like trykket rundt prøven, låse den på plass. Det har vært flere studier som bruker denne teknikken for enkelt partikkel og DNA overtrykk, men dette arbeidet skalerer opp volumet fra enkelt molekyler prøver som er ca 10 µL24,25,26. Denne unike design gjør det også mulig for sanntids microrheological karakterisering under fase overganger.
µ2Reologi er en robust teknikk som gjelder for mange myk saken systemer. Teknikken er beskrevet i dette dokumentet ble utviklet for kolloidalt gels, men det kan lett tilpasses andre materialer som polymer eller micellar løsninger. Med denne teknikken, vi bestemmer ikke bare hvordan fase overganger påvirke egenskapene likevekt materiale, men også hvordan ulike behandlingstrinnene kan ha varige effekter på reologiske utviklingen av materialet og den endelige stillas strukturen og egenskaper.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:713px;" width="713">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">150 x 15 mm Petri Dish</td>
			<td style="width:195px;">Corning, Inc.</td>
			<td style="width:131px;">351058</td>
			<td style="width:183px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">75 x 50 x 0.15 mm glass slide</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">Custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">75 x 50 x 1.0 mm glass slide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-550-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">75 x 25 x 1.0 mm glass Slide</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">12-550-A3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">22 x 22 Glass cover slips</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">12-542-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Acetone, 99.5%</td>
			<td style="width:195px;">VWR Analytical</td>
			<td style="width:131px;">67-64-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Low intensity UV source</td>
			<td style="width:195px;">UVP</td>
			<td style="width:131px;">UVL-56</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Chloroform, 99.9%</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:131px;">C298-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Cotton Swabs</td>
			<td style="width:195px;">Q-tips</td>
			<td style="width:131px;">83289205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Ethanol, 90%</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:131px;">A962-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:205px;">Fluoresbrite&#174; YG Carboxylate Microspheres 0.50&#181;m</td>
			<td style="width:195px;">Polysciences, Inc.&#160;</td>
			<td>15700-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">High-Intensity UV Lamp</td>
			<td style="width:195px;">Spectroline Corp.</td>
			<td style="width:131px;">SB-100P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Hot plate</td>
			<td style="width:195px;">Corning, Inc.</td>
			<td style="width:131px;">PC-420</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Hydrochloric Acid, 6N</td>
			<td style="width:195px;">Ricca Chemical Company</td>
			<td style="width:131px;">3750-32</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Methyltriethyoxysilane, 98%</td>
			<td style="width:195px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:131px;">174622500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Microcentrifuge</td>
			<td style="width:195px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:131px;">5424</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Plasma cleaner</td>
			<td style="width:195px;">Harrick Plasma, Inc.</td>
			<td style="width:131px;">PDC-32G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Polydimethylsiloxane (PDMS)</td>
			<td style="width:195px;">Robert McKwown Company</td>
			<td style="width:131px;">2065622</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Sonicator</td>
			<td style="width:195px;">Branson, Emerson Electric</td>
			<td style="width:131px;">1800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:205px;">Steel connectors, ID 0.023 inch</td>
			<td style="width:195px;">New England Small Tube Corp.</td>
			<td style="width:131px;">Custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Tetraethoxysilane, 98%</td>
			<td style="width:195px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:131px;">A14965</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Thiol-ene Resin (UV curable)</td>
			<td style="width:195px;">Norland Products, Inc.&#160;</td>
			<td style="width:131px;">NOA81</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Transparency</td>
			<td style="width:195px;">Staples Inc.&#160;</td>
			<td style="width:131px;">21828</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Tygon tubing, ID 1/32 inch</td>
			<td style="width:195px;">McMaster-Carr</td>
			<td style="width:131px;">E-3603</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Vacuum oven</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">282A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Biopsy punch 8 mm</td>
			<td style="width:195px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:131px;">504535</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Bioposy punch 0.5 mm</td>
			<td style="width:195px;">World Precision Instruments</td>
			<td>504528</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Syringe, 30 mL</td>
			<td style="width:195px;">BD</td>
			<td style="width:131px;">309659</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Syringe, 3 mL</td>
			<td style="width:195px;">BD</td>
			<td style="width:131px;">309651</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Needle, 18 gauge</td>
			<td style="width:195px;">BD</td>
			<td>305195</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Microcentrifuge tube, 1.5 mL</td>
			<td style="width:195px;">Eppendorf</td>
			<td>22-36-320-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">High-speed Camera</td>
			<td style="width:195px;">Vision Research</td>
			<td>Miro M120&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Microscope</td>
			<td style="width:195px;">Carl Zeiss AG</td>
			<td style="width:131px;">Zeiss Observer, Z1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Syringe pump</td>
			<td style="width:195px;">New Era Pump Systems</td>
			<td style="width:131px;">NE-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Hydrogenated castor oil</td>
			<td style="width:195px;">Procter &#38; Gamble</td>
			<td style="width:131px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Af&#237;cio MP 6002 Printer</td>
			<td style="width:195px;">Ricoh Company, Ltd.</td>
			<td style="width:131px;">415877</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combining microfluidics and microrheology to determine rheological properties of soft matter during repeated phase transitions

Mikrostruktur myk saken direkte påvirker makroskopisk reologiske egenskaper og kan endres av faktorer, inkludert kolloidalt omorganisering under forrige faseendringer og brukt skjær. For å fastslå omfanget av disse endringene, har vi utviklet en microfluidic enhet som kan gjentas fase overganger av utveksling av omkringliggende væske og microrheological karakterisering samtidig skjær på prøven. Denne teknikken er µ2Reologi, kombinasjonen av microfluidics og microrheology. Microfluidic enheten er en to-lags design med symmetrisk innløp strømmer inn en prøve kammer som feller gel prøven på plass under fluid bytte. Sug kan brukes langt fra prøven kammer å trekke væsker i prøven kammeret. Reologiske materialegenskaper kjennetegnes ved hjelp av flere partikkel sporing microrheology (MPT). I MPT, fluorescerende sonde partikler er innebygd i materialet og Brownsk bevegelse sonder registreres bruker video mikroskopi. Bevegelsen av partikler spores og betyr-squared forskyvning (MSD) beregnes. MSD er knyttet til makroskopisk reologiske egenskaper, bruk av generalisert Stokes-Einstein forholdet. Fasen av materialet er identifisert sammenligning til kritisk avslapning eksponenten, bestemmes ved hjelp av tid-cure superposisjon. Målinger av en fibrøs kolloidalt gel illustrerer nytten av teknikken. Denne gel har en delikat struktur som kan endres irreversibelt når skjær brukes. µ2Reologi data viser at materialet gjentatte ganger equilibrates til samme reologiske egenskaper etter hver fase overgang, indikerer at fase overganger ikke spiller en rolle i microstructural endres. For å bestemme rollen skjær, kan prøver være skåret før injeksjon i vår microfluidic enheten. µ2Reologi er en allment gjeldende teknikk for karakterisering av myk saken slik at fastsetting av reologiske egenskapene til delikate microstructures i en enkelt prøve under fase overganger som svar på gjentatte endringer i det rundt miljøforhold.

En to-lagdelt microfluidic enhet er konstruert med PDMS (figur 1, b), som er inspirert microfluidic stempel. Utformingen av stempelet er vist i figur 1c. Uriktig eksperimentelle oppsett kan resultere i feil i passiv microrheology og microfluidic strømmer under rundt fluid bytte (figur 2). Eksempler på uriktig eksperimentelle oppsett er detaljert under diskusjon. Un...

Watch this Scientific Journal Video about Combining Microfluidics and Microrheology to Determine Rheological Properties of Soft Matter during Repeated Phase Transitions at JoVE.com

Combining Microfluidics and Microrheology to Determine Rheological Properties of Soft Matter during Repeated Phase Transitions

Viser vi fabrikasjon og bruk av en microfluidic enhet som gjør at flere partikkel sporer microrheology mål for å studere reologiske effekten av gjentatt fase overganger i myk saken.

Microfluidics og Microrheology for å finne reologiske egenskapene til myk saken under gjentatt fase overganger

The microstructure of soft matter directly impacts macroscopic rheological properties and can be changed by factors including colloidal rearrangement ...

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Engineering

Unit 1

Temperature and Heat

SCIENTISTS IN ACTION

Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

Kontrollere størrelse, form og stabilitet av supramolecular Polymers i Water

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics

Benytte seg av Redusert Droplet-overflaten Interaksjon å optimalisere transport av Bioanalytes i digitale Microfluidics

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; ...

High-Sensitivity Nuclear Magnetic Resonance at Giga-Pascal Pressures: A New Tool for Probing Electronic and Chemical Properties of Condensed Matter under Extreme Conditions

Høy følsomhet Nuclear Magnetic Resonance på Giga-Pascal Presset: et nytt verktøy for undersøkelser Elektronisk og kjemiske egenskaper for Condensed Matter under ekstreme forhold

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is one of the most important techniques for the study of condensed matter systems, their chemical structure, and their ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

Mønster via Optiske mettes Transitions - Fabrikasjon og karakterisering

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions ÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã‚Â A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

Utfordringer i Reologi Karakterisering av høykonsentrerte utestengelse - A Case Study for silketrykk Silver Limer

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets

Orienteringsovergang i en flytende krystall utløst av den termodynamiske veksten av grensesnittet

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Elektrisk-kontroll av elektroniske stater i WS2 Nanodevices av elektrolytt Gating

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Fabrikasjon av myke pneumatiske nettverk aktuatorer med skrå Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending ...

Studying Large Amplitude Oscillatory Shear Response of Soft Materials

Studere store Amplitude oscillasjon skjær responsen av myke materialer

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl ...

Rapid Manufacturing of Thin Soft Pneumatic Actuators and Robots

Rask fremstilling av tynne, myke pneumatiske aktuatorer og roboter

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a ...